數(shù)字溫度顯示儀表校準(zhǔn)方法分析

邱偉民

（三明市計量所，福建 三明 365000）

0 引言

數(shù)字溫度顯示儀表是一種以十進制數(shù)碼顯示被測值的儀表，儀表本身并不能單獨測量溫度，與溫度傳感器配合、接受其信號才能測量溫度，儀表輸入信號是標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的信號，通常數(shù)字溫度顯示儀表與熱點阻、熱電偶等溫度傳感器配合使用，具精度高、顯示清晰正確、可讀性強、安裝方便等優(yōu)點。

1 數(shù)字溫度顯示儀表的一般原理及基礎(chǔ)知識

數(shù)字溫度顯示儀表主要原理圖如圖1所示，測量電路將傳感器形成的電動勢進行測量，將得到的信號通過電平放大，進行非線性校正及A/D轉(zhuǎn)換，最終在顯示端輸入被測溫度數(shù)值。

圖1 數(shù)字溫度顯示儀表原理圖

數(shù)字溫度顯示儀表的準(zhǔn)確度等級有0.1級、0.2級、0.5級、1.0級，常見的是1.0級；分辨力有0.1℃和1℃。數(shù)字溫度顯示儀表通常與熱電偶或熱電阻連接，常用熱電偶的類型有B、S、R、K、N、E、J、T等，常用熱電阻的類型有Pt100，Pt500，Pt1000，Cu50，Cu100等；在我市常見應(yīng)用K型熱電偶和Pt100熱電阻，后文校準(zhǔn)方法以K型熱電偶和Pt100熱電阻為主。

2 數(shù)字溫度顯示儀表校準(zhǔn)條件

2.1 標(biāo)準(zhǔn)器及其他設(shè)備

校準(zhǔn)時標(biāo)準(zhǔn)器主要有直流電阻箱、標(biāo)準(zhǔn)直流電壓源、溫度校準(zhǔn)儀、專用補償導(dǎo)線、0℃恒溫器、專用連接導(dǎo)線和絕緣電阻表；其中直流電阻箱和標(biāo)準(zhǔn)直流電壓源在實際使用可用符合要求的溫度校準(zhǔn)儀替代。

2.2 環(huán)境條件

2.3 準(zhǔn)備工作

（1）數(shù)字溫度顯示儀表的校準(zhǔn)前應(yīng)檢查被校設(shè)備的外觀是否損壞，接上電源打開開關(guān)，查看數(shù)字溫度顯示儀表是否能夠正常顯示。

（2）校準(zhǔn)前儀表應(yīng)通電預(yù)熱，預(yù)熱時間按制造廠說明書的規(guī)定確定，一般不少于15min，具有參考段溫度自動補償?shù)膬x表預(yù)熱時間不少于30min。

3 校準(zhǔn)項目和校準(zhǔn)方法

3.1 安全性能的校準(zhǔn)

對于220V交流供電的數(shù)字溫度顯示儀表在常溫下用絕緣電阻表測量儀表金屬外殼（或接地端子）與輸入端子之間、金屬外殼（或接地端子）與電源端子之間的絕緣電阻，測量時應(yīng)穩(wěn)定5秒后讀數(shù)，絕緣電阻不小于20兆歐。24V直流供電的數(shù)字顯示儀表可不進行絕緣電阻的測量。

3.2 示值誤差的校準(zhǔn)

示值誤差是數(shù)字式顯示儀表的關(guān)鍵指標(biāo)，直接關(guān)系到儀表的使用，對于用戶在溫度調(diào)節(jié)控制起決定性作用，在儀表的校準(zhǔn)點選擇應(yīng)不少于5點，至少應(yīng)包括上限值溫度、下限值溫度及其在內(nèi)原則上均勻分布的點；也可以根據(jù)用戶選著指定校準(zhǔn)點。數(shù)字溫度顯示儀表連接有熱電偶傳感器或熱電阻傳感器，以下分別對常用的連接K型熱電偶和Pt100型熱電阻的數(shù)字式顯示儀表校準(zhǔn)進行介紹。

3.2.1 配熱電偶的數(shù)字式溫度顯示儀表的示值誤差的校準(zhǔn)

被校數(shù)字式溫度顯示儀表配接K型熱電偶，測量范圍為0℃～1100℃，分辨率為1℃，最大允許誤差為±6.5℃；使用FLUKE的743B過程認(rèn)證校準(zhǔn)器作為測量標(biāo)準(zhǔn)；補償導(dǎo)線選擇原裝自帶K型補償導(dǎo)線，其經(jīng)校準(zhǔn)修正值（20℃時）е=0.0010mV，U95=3.28μV，k95=2.01。按照J(rèn)JF1664-2017溫度顯示儀表校準(zhǔn)規(guī)范的要求，其校準(zhǔn)點應(yīng)不少于5個點，至少包括上限點和下限點；實際我們按照使用慣例其校準(zhǔn)點為（℃）：0，100，200，300，500，700，900，1100。

使用過程認(rèn)證校準(zhǔn)器，由于本身校準(zhǔn)儀內(nèi)部具有溫度補償，校準(zhǔn)時可以不需采用0℃恒溫槽，過程認(rèn)證校準(zhǔn)器工作時處于正常室溫，示值誤差校準(zhǔn)示意圖如圖2，過程認(rèn)證校準(zhǔn)器測量端隨開機時間增長溫度上升，校準(zhǔn)時給儀表輸入的信號是被校溫度點對應(yīng)的標(biāo)稱電動勢減去過程認(rèn)證校準(zhǔn)器測量端溫度補償電動勢再減去補償導(dǎo)線修正值，該過程由于測量端電路設(shè)計溫度變化較為穩(wěn)定，其變化反饋較快，儀表收到被測溫度點電動勢一直是標(biāo)稱電量值。

FLUKE過程認(rèn)證校準(zhǔn)器選擇模擬熱電偶輸出，將專用K型熱電偶測量導(dǎo)線與被校儀表連接，注意正負(fù)極接線，確保連接完好；給被校儀表輸入溫度信號時，過程認(rèn)證校準(zhǔn)器可以直接輸入溫度校準(zhǔn)點數(shù)值，檢定人員操作簡便；也可以輸入溫度信號輸入值對應(yīng)的分度表。日常測量時直接輸入被校點溫度值，過程認(rèn)證校準(zhǔn)器自動進行溫度補償。

在國防部長、國務(wù)卿相繼對“一帶一路”倡議提出批評后，特朗普本人在11月份的東亞之行中，也把與亞洲盟友一道應(yīng)對中國的“一帶一路”倡議納入行程表。在訪問日本時，特朗普與安倍商討了兩國在印太地區(qū)加強基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)合作事宜，強調(diào)“印太地區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施項目應(yīng)該與市場競爭和透明度、負(fù)責(zé)任的金融安排、開發(fā)和公正的市場準(zhǔn)入以及高標(biāo)準(zhǔn)的良治相一致”，兩國將致力于支持在第三國進行高質(zhì)量基礎(chǔ)設(shè)施開發(fā)上的合作。[8]

3.2.2 配熱電阻的數(shù)字式溫度顯示儀表的示值誤差的校準(zhǔn)

被校數(shù)字溫度顯示儀表配Pt-100型熱電阻，測量范圍為0℃～400℃，最大允許誤差為±1.0%FS，分辨力為0.1℃，使用FUCK的822A過程校準(zhǔn)儀作為測量標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)實際使用要求選用三線制或四線制進行連接工業(yè)生產(chǎn)中多數(shù)數(shù)字溫度顯示儀表為三線制，儀表內(nèi)部有電橋電路，按照說明書連接，電橋電路可以將連接導(dǎo)線電阻通過電路方式消除。按照J(rèn)JF1664-2017溫度顯示儀表校準(zhǔn)規(guī)范要求，校準(zhǔn)點分別為0.0℃，100.0℃，200.0℃，300.0℃，400.0℃。

使用FLUKE過程認(rèn)證校準(zhǔn)器的模擬熱電阻功能，選擇Pt100（385），即Pt100熱電阻在0.0℃標(biāo)準(zhǔn)阻值為100.0歐，在100.0℃標(biāo)準(zhǔn)阻值為138.5歐，為我國日常工作生產(chǎn)中最常見的熱電阻。由于FLUKE過程認(rèn)證校準(zhǔn)器給出的是模擬熱電阻，可以選擇直接對應(yīng)校準(zhǔn)溫度點直接輸出，實際測量情況依次模擬輸出0.0℃，100.0℃，200.0℃，300.0℃，400.0℃（上行程），記錄數(shù)字溫度顯示儀表示值；然后再按400.0℃，300.0℃，200.0℃，100.0℃，0.0℃（下行程），記錄數(shù)字溫度顯示儀表示值；取2次示值的平均值作為測量結(jié)果；由于數(shù)字儀表分辨力為0.1℃，需要考慮分辨力誤差d=0.1℃，若儀表分辨力為1℃，應(yīng)測量結(jié)果末位一般與儀表分辨力一致，出于謹(jǐn)慎原則修約，則此時不應(yīng)考慮分辨力誤差。

3.3 注意事項

（1）數(shù)字溫度顯示儀表現(xiàn)場校準(zhǔn)時應(yīng)注意人員和設(shè)備安全問題：因現(xiàn)場數(shù)字式溫度顯示儀表一般安裝于電氣控制柜內(nèi)部，柜內(nèi)布置各種高壓線路和開關(guān)，在校準(zhǔn)、調(diào)試和接線全過程中一定要注意做好安全防護措施，盡量安排由熟悉設(shè)備電路和控制開關(guān)有證電工幫助現(xiàn)場接線，避免現(xiàn)場工業(yè)設(shè)備的異常動作損壞設(shè)備或影響生產(chǎn)。

（2）溫度校準(zhǔn)儀自身的溫度補償數(shù)據(jù)不準(zhǔn)，導(dǎo)致校準(zhǔn)數(shù)據(jù)有誤，在使用溫度校準(zhǔn)儀進行溫度點，由于經(jīng)常攜帶現(xiàn)場校準(zhǔn)，在使用過程中難免發(fā)生碰撞或震動，很容易對溫度校準(zhǔn)儀內(nèi)的相關(guān)溫度補償端測溫元器件造成損傷，需要定期對溫度校準(zhǔn)儀進行溫度補償端校準(zhǔn)。

（3）溫度校準(zhǔn)儀電量過低仍在使用或充電時使用，無法提供穩(wěn)定的電參數(shù)信號，現(xiàn)場校準(zhǔn)數(shù)據(jù)有誤；在現(xiàn)場校準(zhǔn)時應(yīng)提前充好電，并預(yù)熱穩(wěn)定后進行測量。

（4）配熱電偶數(shù)字溫度顯示儀表，補償導(dǎo)線類型與模擬熱電偶類型匹配，現(xiàn)場校準(zhǔn)應(yīng)準(zhǔn)備合適長度對應(yīng)類型補償導(dǎo)線，并每年核查補償導(dǎo)線修正值，避免補償導(dǎo)線性能引起數(shù)據(jù)有誤。

（5）配熱電阻的數(shù)字溫度顯示儀表，三根信號線有兩根是短接的，短接的兩根信號線其中一個是中間連接線，由于熱電阻不分正負(fù)極，按三線制接法只會有兩種情況，如測量時儀表示值顯示為一個穩(wěn)定的負(fù)值，則短接接線錯誤，調(diào)整另一方法接線。

（6）配熱電阻的數(shù)字溫度顯示儀表，專用連接導(dǎo)線在現(xiàn)場檢測可采用三根相同長度的銅導(dǎo)線作為連接線，可使用同一個長的銅導(dǎo)線截取成三段一樣長度制作，制作完成后其中兩根在連接溫度校準(zhǔn)儀共用測量端，制作完成時需進行電阻值測量，阻值偏差應(yīng)小于1%。

（7）數(shù)字溫度顯示儀分辨力引入示值誤差，在校準(zhǔn)分辨力為1℃時分辨力引起的在測量結(jié)果修約時已經(jīng)考慮，不再重復(fù)引入，但對于高精度數(shù)字溫度顯示儀表，分辨力引起示值誤差應(yīng)予以考慮，在給出示值誤差時應(yīng)引入分辨力。

4 結(jié)束語

數(shù)字溫度顯示儀表作為工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常使用測量器具，其測量精度與生產(chǎn)息息相關(guān)，同時在生產(chǎn)中面臨環(huán)境復(fù)雜、儀表設(shè)備多樣，在校準(zhǔn)時需要專業(yè)技術(shù)精、知識面廣、安全意識強，在數(shù)據(jù)處理時需要細(xì)心細(xì)致，需要認(rèn)真按照國家計量校準(zhǔn)規(guī)范進行測量。本文介紹實際工作中使用溫度校準(zhǔn)儀進行數(shù)字溫度顯示儀表測量的方法及注意事項，為數(shù)字溫度顯示儀表校準(zhǔn)提供入門參考。